JPH0562473B2 - - Google Patents
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- JPH0562473B2 JPH0562473B2 JP56016133A JP1613381A JPH0562473B2 JP H0562473 B2 JPH0562473 B2 JP H0562473B2 JP 56016133 A JP56016133 A JP 56016133A JP 1613381 A JP1613381 A JP 1613381A JP H0562473 B2 JPH0562473 B2 JP H0562473B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- electrode
- layer
- shaped
- semiconductor layer
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/12—Photovoltaic cells having only metal-insulator-semiconductor [MIS] potential barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/70—Surface textures, e.g. pyramid structures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光電変換装置の光照射面側の構造に
関するものであつて、半導体基板とその上に該基
板とは異なる導電型の半導体層を設けて積層体の
半導体とし、この積層半導体上面の電極部領域は
平坦面を有し、該電極部以外の領域すなわち光電
変換領域にはＶ型または逆台形の溝を有してい
る。
関するものであつて、半導体基板とその上に該基
板とは異なる導電型の半導体層を設けて積層体の
半導体とし、この積層半導体上面の電極部領域は
平坦面を有し、該電極部以外の領域すなわち光電
変換領域にはＶ型または逆台形の溝を有してい
る。
すなわち溝の淵部分となる半導体表面部分は半
導体基板とは異なる導電型のN+またはP+層より
なり、一方溝の内部は半導体基板そのものを露呈
せしめ、照射光を効率よく半導体内部に到らしめ
ている。
導体基板とは異なる導電型のN+またはP+層より
なり、一方溝の内部は半導体基板そのものを露呈
せしめ、照射光を効率よく半導体内部に到らしめ
ている。
また電流を流し得る厚さの窒化珪素または炭化
珪素による５〜100Åの厚さの絶縁または半絶縁
膜を有せしめる場合、基板半導体とは逆導電型の
半導体層は電気的に見掛け上対抗電極から浮いて
おり、フローテイングチヤネルを構成するよう
に、設けるとともに、膜上の電極は半導体層に空
乏層を発生させる極性の電極を設けたことを特徴
としている。
珪素による５〜100Åの厚さの絶縁または半絶縁
膜を有せしめる場合、基板半導体とは逆導電型の
半導体層は電気的に見掛け上対抗電極から浮いて
おり、フローテイングチヤネルを構成するよう
に、設けるとともに、膜上の電極は半導体層に空
乏層を発生させる極性の電極を設けたことを特徴
としている。
さらに本発明は対抗電極部における半導体表面
は平面を有し、かつこの電極部以外の光照射面は
照射される光の反射効率を下げるため、その断面
形状がＶ型または逆台形の溝を設けたことを特徴
としている。
は平面を有し、かつこの電極部以外の光照射面は
照射される光の反射効率を下げるため、その断面
形状がＶ型または逆台形の溝を設けたことを特徴
としている。
本発明はかかるＶ型または逆台形の溝を半導体
表面に選択的に作り、かつ裏面の電極と形成の際
にその溝または溝上のきわめて薄い絶縁または半
絶縁膜が損傷してピンホール層が存在して対抗電
極とその直下の逆導電型等とが電気的にシヨート
しないようにするとともに、この5000Å以下好ま
しくは20〜200Åの厚さの逆導電型層と基板半導
体との接合にまで対抗電極の金属が拡散して、接
合を劣化させてしまわないように保証し、さらに
対抗電極がこの逆導電型層の下側の半導体に空乏
層を作り、開放電圧を向上せしめることを特徴と
している。
表面に選択的に作り、かつ裏面の電極と形成の際
にその溝または溝上のきわめて薄い絶縁または半
絶縁膜が損傷してピンホール層が存在して対抗電
極とその直下の逆導電型等とが電気的にシヨート
しないようにするとともに、この5000Å以下好ま
しくは20〜200Åの厚さの逆導電型層と基板半導
体との接合にまで対抗電極の金属が拡散して、接
合を劣化させてしまわないように保証し、さらに
対抗電極がこの逆導電型層の下側の半導体に空乏
層を作り、開放電圧を向上せしめることを特徴と
している。
従来、Ｖ型溝が光照射面に無限にかつ均質に存
在する光電変換素子としてCNR（COMSAT
NON−REFRECTIDE SOLAR CELL）が知ら
れている。これはＶ型溝をシリコン半導体表面に
異方性エツチングを行い、かつこの溝が多数無限
に存在する表面に0.2〜0.3μｍというきわめて浅
いPN接合をこの溝の全面に設け、この接合層に
対抗電極をオーム接触させて、この接合面で発生
した光起電力を取り出さんとしたものである。こ
のCNRは実験的にはAM0にて15％以上、AM1に
て18％の高い変換効率を得ている。しかしこのき
わめて浅い接合であるため、接合が簡単に破れて
PN接合部にて電気的シヨートまたはリークが発
生し、実用上の信頼性が得られていない。
在する光電変換素子としてCNR（COMSAT
NON−REFRECTIDE SOLAR CELL）が知ら
れている。これはＶ型溝をシリコン半導体表面に
異方性エツチングを行い、かつこの溝が多数無限
に存在する表面に0.2〜0.3μｍというきわめて浅
いPN接合をこの溝の全面に設け、この接合層に
対抗電極をオーム接触させて、この接合面で発生
した光起電力を取り出さんとしたものである。こ
のCNRは実験的にはAM0にて15％以上、AM1に
て18％の高い変換効率を得ている。しかしこのき
わめて浅い接合であるため、接合が簡単に破れて
PN接合部にて電気的シヨートまたはリークが発
生し、実用上の信頼性が得られていない。
さらに従来よりPN接合型装置は半導体基板に
微妙に制御された高い開放電圧を得るため、Ｐま
たはＮ層を高温にて高濃度拡散することにより作
製するものである。かかる装置においては拡散工
程、微妙なオーム接触用電極付等に多くのコスト
要因があり、その製造歩留まりも高くなかつた。
微妙に制御された高い開放電圧を得るため、Ｐま
たはＮ層を高温にて高濃度拡散することにより作
製するものである。かかる装置においては拡散工
程、微妙なオーム接触用電極付等に多くのコスト
要因があり、その製造歩留まりも高くなかつた。
またMIS型装置はきわめて薄い酸化珪素膜を光
照射面に形成し、その上面の対抗電極により高い
開放電圧を得ることができる。しかし電極部以外
の光照射部で、この絶縁膜が裏面の電極形成の際
または基板より変換素子を取り出すためにチツプ
化する際、機械損傷により劣化またはピンホール
または引つ掻き傷による欠陥を誘発し、電流の減
少の原因となり、特にこの光照射部での反転層
（インバージヨンレイヤー）を安定して作ること
が不可能であつた。
照射面に形成し、その上面の対抗電極により高い
開放電圧を得ることができる。しかし電極部以外
の光照射部で、この絶縁膜が裏面の電極形成の際
または基板より変換素子を取り出すためにチツプ
化する際、機械損傷により劣化またはピンホール
または引つ掻き傷による欠陥を誘発し、電流の減
少の原因となり、特にこの光照射部での反転層
（インバージヨンレイヤー）を安定して作ること
が不可能であつた。
本発明はMIS型装置としての絶縁層を接合部の
劣化防止用バリアとして動作せしめる特徴と、浅
い拡散（シヤローデイフユージヨン）法による
PN接合型の装置の特徴とを合わせ持ち、かつそ
れぞれの欠点を相殺させたもので、きわめて理想
的な構造を有するものである。
劣化防止用バリアとして動作せしめる特徴と、浅
い拡散（シヤローデイフユージヨン）法による
PN接合型の装置の特徴とを合わせ持ち、かつそ
れぞれの欠点を相殺させたもので、きわめて理想
的な構造を有するものである。
即ち、光照射用の一導電型の半導体上面には、
それと逆導電型の半導体層を0.5μｍ以下の厚さ、
特に20〜2000Åに有せしめたもので、半導体表面
を導電型に反転させるために設けている。
それと逆導電型の半導体層を0.5μｍ以下の厚さ、
特に20〜2000Åに有せしめたもので、半導体表面
を導電型に反転させるために設けている。
さらにその上面に電流を流し得る厚さの絶縁ま
たは半絶縁膜を設け、その上面に開放電圧を決定
するための対抗電極を設けている。このため開放
電圧は半導体と電極との仕事関数差より決められ
る電圧が作られ、さらに、その下側の基板半導体
に対し逆導電型半導体層は外部電極と接触をして
いないため、フローテイング構造を有している。
加えてこの電極部間の光照射部において、この逆
導電型の半導体層を薄く、ここでの光照吸収によ
る変換効率の低下を防いでいる。またこの半導体
層はフローテイングであつたため、対抗電極方向
への横型電界が発生し、光照射により発生した一
方の電荷はこの半導体層を通つて横方向へのドリ
フトを助長させるいわゆるチヤネル構造を有して
いる。
たは半絶縁膜を設け、その上面に開放電圧を決定
するための対抗電極を設けている。このため開放
電圧は半導体と電極との仕事関数差より決められ
る電圧が作られ、さらに、その下側の基板半導体
に対し逆導電型半導体層は外部電極と接触をして
いないため、フローテイング構造を有している。
加えてこの電極部間の光照射部において、この逆
導電型の半導体層を薄く、ここでの光照吸収によ
る変換効率の低下を防いでいる。またこの半導体
層はフローテイングであつたため、対抗電極方向
への横型電界が発生し、光照射により発生した一
方の電荷はこの半導体層を通つて横方向へのドリ
フトを助長させるいわゆるチヤネル構造を有して
いる。
この意味で本発明構造をフローテイングチヤネ
ル構造の光電変換装置といつても良い。
ル構造の光電変換装置といつても良い。
また、この電極下にも同じに作られる半導体層
と半導体表面との接合部に関して、いわゆる従来
のPN接合型の場合は電極間のオーム接触用のた
めの電極半導体間に合金（アロイ）をさせるた
め、0.5〜1μｍの接合深さを必要とする。このた
め本発明の如きその深さを0.5μｍ以下、特に20〜
500Åとした逆導電型半導体層を作ることは不可
能であつた。しかし本発明はかかるオーム接触用
電極を作らず、絶縁または半絶縁膜上に対抗電極
を設け、この膜の下側のPN接合の接合部にさら
にその空乏層をひろげるべき極性となる材料を用
いて、対抗電極を構成している。
と半導体表面との接合部に関して、いわゆる従来
のPN接合型の場合は電極間のオーム接触用のた
めの電極半導体間に合金（アロイ）をさせるた
め、0.5〜1μｍの接合深さを必要とする。このた
め本発明の如きその深さを0.5μｍ以下、特に20〜
500Åとした逆導電型半導体層を作ることは不可
能であつた。しかし本発明はかかるオーム接触用
電極を作らず、絶縁または半絶縁膜上に対抗電極
を設け、この膜の下側のPN接合の接合部にさら
にその空乏層をひろげるべき極性となる材料を用
いて、対抗電極を構成している。
本発明は以上に加えて、この光照射面に対して
はＶ型または逆台形の溝を設け、その部分での照
射光の反射を防止させており、加えてこのＶ型溝
を従来知られていたPN接合型ではなく、MIS型
の光電変換装置に応用したものである。加えて対
抗電極部以外の表面に凹凸を有することにより
MIS型素子の製造保留まりの向上を図つたもの
で、以下に図面に従つて本発明の実施例を示す。
はＶ型または逆台形の溝を設け、その部分での照
射光の反射を防止させており、加えてこのＶ型溝
を従来知られていたPN接合型ではなく、MIS型
の光電変換装置に応用したものである。加えて対
抗電極部以外の表面に凹凸を有することにより
MIS型素子の製造保留まりの向上を図つたもの
で、以下に図面に従つて本発明の実施例を示す。
実施例 １
第１図は本発明を実施するための光電変換装置
を作製するための縦断面図を示している。
を作製するための縦断面図を示している。
第１図Ａにおいて、半導体基板として１００面
またはその近傍の結晶方位（１００面に対して±
15°以内とした）を有するシリコン半導体を用い
た。比抵抗は２〜50ΩcmのＰ型とした。この半導
体１の表面（図面上側）にデイツプ法により酸化
珪素を、また裏面（図面下側）にはデイツプ法に
よりボロンガラスを全面に形成し、湿酸素中にて
1000〜1200℃の温度にて酸化拡散し、P+層１１
を２〜5μｍの深さに裏面全面に形成した。さら
に半導体１の表面の酸化珪素を化学的に除去し
た。
またはその近傍の結晶方位（１００面に対して±
15°以内とした）を有するシリコン半導体を用い
た。比抵抗は２〜50ΩcmのＰ型とした。この半導
体１の表面（図面上側）にデイツプ法により酸化
珪素を、また裏面（図面下側）にはデイツプ法に
よりボロンガラスを全面に形成し、湿酸素中にて
1000〜1200℃の温度にて酸化拡散し、P+層１１
を２〜5μｍの深さに裏面全面に形成した。さら
に半導体１の表面の酸化珪素を化学的に除去し
た。
この後リンガラスまたは砒素ガラス２３を同様
のデイツプ法により半導体１の表面に形成し、
700〜1000℃の温度にて酸化拡散し、基板とは逆
導電型半導体層７を0.5μｍ以下の厚さ例えば20〜
2000Å、特に200Åの厚さに形成した。
のデイツプ法により半導体１の表面に形成し、
700〜1000℃の温度にて酸化拡散し、基板とは逆
導電型半導体層７を0.5μｍ以下の厚さ例えば20〜
2000Å、特に200Åの厚さに形成した。
裏面のP+層１１は基板が十分オーム接触をす
る場合は、特に作る必要はない。
る場合は、特に作る必要はない。
さらにリンガラスまたは砒素ガラス被膜を少な
くともその上面において選択的に除去し残存領域
を21、22、23とした。第１図Ａにおいて被膜２１
は対抗電極を形成する領域であり、被膜２２はＶ
型溝または逆台形の溝を作るための凸部に対応す
る領域である。この被膜２２は被膜２１に連続し
ており、Ｖ型溝を形成後この凸部のN+の領域が
電極下のN+の領域にまで連続するようにした。
被膜２１の巾は10〜20μｍにて外部引き出し端子
用被膜２３に連なつている。
くともその上面において選択的に除去し残存領域
を21、22、23とした。第１図Ａにおいて被膜２１
は対抗電極を形成する領域であり、被膜２２はＶ
型溝または逆台形の溝を作るための凸部に対応す
る領域である。この被膜２２は被膜２１に連続し
ており、Ｖ型溝を形成後この凸部のN+の領域が
電極下のN+の領域にまで連続するようにした。
被膜２１の巾は10〜20μｍにて外部引き出し端子
用被膜２３に連なつている。
領域17は２〜10μｍ平方、代表的には5μｍ平方
の穴である。この領域17の周辺には網目状に被膜
２２が２〜10μｍ巾、代表的には5μｍ巾にて形成
されている。この網目状の方向は結晶方位の１１
０面に平行とし、矩形のＶ型または逆台形の溝が
異方性エツチングにて形成されるように合わせこ
んだ。
の穴である。この領域17の周辺には網目状に被膜
２２が２〜10μｍ巾、代表的には5μｍ巾にて形成
されている。この網目状の方向は結晶方位の１１
０面に平行とし、矩形のＶ型または逆台形の溝が
異方性エツチングにて形成されるように合わせこ
んだ。
この後、この第１図Ａの構造の基板をWAP（水
８c.c.−エチレンジアミン17c.c.−ピロカクコール３
ｇの混合液）中にて70〜85℃の温度にて加熱エツ
チングを行つた。窒素でバブルすることにより空
気がWAP溶液に触れないように行つた。その結
果、１００面は3300Å／分のエツチ速度を、また
１１１面は200Å／分を得た。酸化珪素２１，２
２，２３は30時間実施して20Å以下のエツチング
であり、十分なマスク作用を有していた。
８c.c.−エチレンジアミン17c.c.−ピロカクコール３
ｇの混合液）中にて70〜85℃の温度にて加熱エツ
チングを行つた。窒素でバブルすることにより空
気がWAP溶液に触れないように行つた。その結
果、１００面は3300Å／分のエツチ速度を、また
１１１面は200Å／分を得た。酸化珪素２１，２
２，２３は30時間実施して20Å以下のエツチング
であり、十分なマスク作用を有していた。
以上のWAPによるエツチングを５分〜１時間、
代表的には10〜30分間行うと、第１図Ａにおける
網目状のパターンを１１０面に平行にパターニン
グをすると領域17の部分が逆向きのピラミツド状
に正方形にエツチングされＶ型溝を作ることがで
きた。このエツチングの時間が５〜10分では逆向
きの台形（逆台形）溝が７の部分に形成され、領
域17と22との巾を調整することにより上向き台形
または上向きＶ型凸（逆Ｖ型）部が領域12に対応
して形成された。
代表的には10〜30分間行うと、第１図Ａにおける
網目状のパターンを１１０面に平行にパターニン
グをすると領域17の部分が逆向きのピラミツド状
に正方形にエツチングされＶ型溝を作ることがで
きた。このエツチングの時間が５〜10分では逆向
きの台形（逆台形）溝が７の部分に形成され、領
域17と22との巾を調整することにより上向き台形
または上向きＶ型凸（逆Ｖ型）部が領域12に対応
して形成された。
即ち領域17は２〜10μｍ平方、代表的には5μｍ
平方を有しているため、Ｖ型溝の深さは3μｍと
なる。またN+の半導体層は0.5μｍ以下代表的に
は20〜2000μｍを有しているため、このＶ型溝の
上部はN+の導電型を残存して有し、また大部分
はＰ型半導体であることがわかる。そしてN+の
半導体層７，２４，２４′は酸化珪素マスク２１，
２２，２３により保持されているため、互いに連
結し、電極部２４にキヤリアを流す通路とするこ
とができる。
平方を有しているため、Ｖ型溝の深さは3μｍと
なる。またN+の半導体層は0.5μｍ以下代表的に
は20〜2000μｍを有しているため、このＶ型溝の
上部はN+の導電型を残存して有し、また大部分
はＰ型半導体であることがわかる。そしてN+の
半導体層７，２４，２４′は酸化珪素マスク２１，
２２，２３により保持されているため、互いに連
結し、電極部２４にキヤリアを流す通路とするこ
とができる。
また、櫛型電極の後に形成される電極部の上側
領域24，24′は最初にあつた如き平面を酸化珪素
マスクによりマスクされるため有していた。
領域24，24′は最初にあつた如き平面を酸化珪素
マスクによりマスクされるため有していた。
この後、これらの半導体基板を弗酸中に浸漬し
て基板上の酸化珪素を除去し、その後十分清浄に
して第１図Ｂを得た。
て基板上の酸化珪素を除去し、その後十分清浄に
して第１図Ｂを得た。
即ち、N+領域は光を吸収しやすく、またＰ型
半導体は光より電子およびホールを作る。このう
ちの電子をN+領域７、24′に到らしめ、このN+
領域の抵抗が小さいため、効率よく電極部２４に
誘導できる。即ち光照射面のすべてにN+層を作
るのではなく、キヤリアを通過および集合せしめ
る部分にのみN+層を作り、空乏層を大きくさせ
ている。
半導体は光より電子およびホールを作る。このう
ちの電子をN+領域７、24′に到らしめ、このN+
領域の抵抗が小さいため、効率よく電極部２４に
誘導できる。即ち光照射面のすべてにN+層を作
るのではなく、キヤリアを通過および集合せしめ
る部分にのみN+層を作り、空乏層を大きくさせ
ている。
そして光はN+層での吸収を避け、Ｖ溝または
逆台形の溝で有効に半導体内部に到らしめ、有効
に電子・ホールを発生させている。
逆台形の溝で有効に半導体内部に到らしめ、有効
に電子・ホールを発生させている。
本発明は、この後、この基板表面に密接して窒
化珪素膜を５〜50Å特に10〜30Åの膜厚にプラズ
マ窒化法により形成した。即ち0.5〜50MHzの誘
導エネルギによりアンモニアまたは窒素と水素と
の混合気体をヘリユーム１〜20％に希釈して0.1
〜10torrの圧力中にて窒化をした。窒化温度は
150〜700℃特に400〜680℃にて窒化することによ
り窒化珪素被膜３を形成した。プラズマを使わ
ず、アンモニア雰囲気に基板を挿入し、単に熱の
みを加えて窒化珪素被膜を形成してもよい。かく
して窒化珪素被膜３が５〜100Åの厚さ、特に15
〜25Åの厚さに形成された。
化珪素膜を５〜50Å特に10〜30Åの膜厚にプラズ
マ窒化法により形成した。即ち0.5〜50MHzの誘
導エネルギによりアンモニアまたは窒素と水素と
の混合気体をヘリユーム１〜20％に希釈して0.1
〜10torrの圧力中にて窒化をした。窒化温度は
150〜700℃特に400〜680℃にて窒化することによ
り窒化珪素被膜３を形成した。プラズマを使わ
ず、アンモニア雰囲気に基板を挿入し、単に熱の
みを加えて窒化珪素被膜を形成してもよい。かく
して窒化珪素被膜３が５〜100Åの厚さ、特に15
〜25Åの厚さに形成された。
裏面電極２としてアルミニユームをこの窒化膜
を除去した後真空蒸着法により形成し、半導体基
板とのオーム接触用のシンターを300〜600℃の温
度範囲にて不活性気体中で行つた。
を除去した後真空蒸着法により形成し、半導体基
板とのオーム接触用のシンターを300〜600℃の温
度範囲にて不活性気体中で行つた。
第１図の工程において、この後、その表面に対
抗電極２１、補助電極５として、マグネシユーム
（Mg）を真空蒸着をした。これはMgではなく、
Al、Be等4.0eV以下の仕事関数が小さい金属であ
ることが好ましかつた。Mg、Beにおいては酸化
しやすく、生成を150℃、1000時間の大気中の放
置で行われ、信頼性が低下してしまうため、
Mg、Beまたはそれらと半導体または他の金属と
の混合物を50〜5000Å特に500〜2000Åの上側に
アルミニユームを0.5〜3μｍの厚さに形成し、さ
らに半導体用にNi、Cr、Cuを100〜1000Åの厚
さに形成する多重膜にした対抗電極２１，５を形
成した。
抗電極２１、補助電極５として、マグネシユーム
（Mg）を真空蒸着をした。これはMgではなく、
Al、Be等4.0eV以下の仕事関数が小さい金属であ
ることが好ましかつた。Mg、Beにおいては酸化
しやすく、生成を150℃、1000時間の大気中の放
置で行われ、信頼性が低下してしまうため、
Mg、Beまたはそれらと半導体または他の金属と
の混合物を50〜5000Å特に500〜2000Åの上側に
アルミニユームを0.5〜3μｍの厚さに形成し、さ
らに半導体用にNi、Cr、Cuを100〜1000Åの厚
さに形成する多重膜にした対抗電極２１，５を形
成した。
基板半導体１が以上の説明とは逆にＮ型である
場合はＶ型または逆台形の溝の上部に空乏層およ
びキヤリアの通路を構成するための半導体層７は
P+型となり、この対抗電極はPt、Au、Ni等の高
い仕事関数の材料を用いる。
場合はＶ型または逆台形の溝の上部に空乏層およ
びキヤリアの通路を構成するための半導体層７は
P+型となり、この対抗電極はPt、Au、Ni等の高
い仕事関数の材料を用いる。
そしてこれらの材料を100Å〜1μｍ形成した。
しかしAu、Pt等においては、太陽電池を低価格
で作るために50〜200Åの厚さに形成し、その上
にAlを１〜3μｍ、Ni、Cuを0.1〜0.5μｍ形成し
た。
しかしAu、Pt等においては、太陽電池を低価格
で作るために50〜200Åの厚さに形成し、その上
にAlを１〜3μｍ、Ni、Cuを0.1〜0.5μｍ形成し
た。
電流を通し得る厚さ（５〜100Å特に15〜30Å
の厚さ）の窒化珪素膜（Si3N4またはSi3N4-x０
＜Ｘ＜４）はプラズマ窒化ではなく、グロー放電
CVD法で形成してもよい。その場合は裏面電極
を２枚互いに合わせた。その電極上に膜形成が行
われないようにした。またこの膜は他の還元雰囲
気で形成される被膜、例えばSiC1-x（０＜Ｘ＜１）
であつてもよい。
の厚さ）の窒化珪素膜（Si3N4またはSi3N4-x０
＜Ｘ＜４）はプラズマ窒化ではなく、グロー放電
CVD法で形成してもよい。その場合は裏面電極
を２枚互いに合わせた。その電極上に膜形成が行
われないようにした。またこの膜は他の還元雰囲
気で形成される被膜、例えばSiC1-x（０＜Ｘ＜１）
であつてもよい。
かくの如くにして絶縁または半絶縁膜３上に真
空蒸着した対抗電極となる被膜をフオトエツチン
グ法により半導体の表面が平坦面である櫛型電極
５および外部引き出し用パツド２１の部分を除
き、他部のＶ型または逆台形の溝が形成された領
域17にある電極用材料を除去して形成した。
空蒸着した対抗電極となる被膜をフオトエツチン
グ法により半導体の表面が平坦面である櫛型電極
５および外部引き出し用パツド２１の部分を除
き、他部のＶ型または逆台形の溝が形成された領
域17にある電極用材料を除去して形成した。
本発明の主なる構成は図面より明らかなごと
く、Ｖ型または逆台形の溝を有する領域上は対抗
電極が設けられておらず、また半導体上の平坦面
上にのみ対抗電極、外部引き出し電極２１、引き
出しリード３２が設けられている点である。
く、Ｖ型または逆台形の溝を有する領域上は対抗
電極が設けられておらず、また半導体上の平坦面
上にのみ対抗電極、外部引き出し電極２１、引き
出しリード３２が設けられている点である。
かくすることにより、対抗電極形成のフオトエ
ツチングの際は対抗電極５等の側周辺は平坦面で
あるため、そのパターンのきれが鋭く、残存する
金属がない。また電極下が平坦面であるため、窒
化珪素膜３のピンホールが少ない。外部よりの機
械ストレスによりリーク等が発生しにくい。さら
に光照射が行われるＶ型または逆台形の溝の領域
において、N+またはP+の半導体層がないため、
そこでの光吸収損失がなく、またＶ型または逆台
形の溝により効率よく光を内部に導入できる、入
射光により電子・ホールを有効に発生できる。
ツチングの際は対抗電極５等の側周辺は平坦面で
あるため、そのパターンのきれが鋭く、残存する
金属がない。また電極下が平坦面であるため、窒
化珪素膜３のピンホールが少ない。外部よりの機
械ストレスによりリーク等が発生しにくい。さら
に光照射が行われるＶ型または逆台形の溝の領域
において、N+またはP+の半導体層がないため、
そこでの光吸収損失がなく、またＶ型または逆台
形の溝により効率よく光を内部に導入できる、入
射光により電子・ホールを有効に発生できる。
またこの溝の部分に導体がないため、ピンホー
ル、リークが発生しても、物性上まつたく問題に
ならない等の特徴を有する。
ル、リークが発生しても、物性上まつたく問題に
ならない等の特徴を有する。
第１図Ｄはこの上面に窒化珪素、酸化タンタ
ル、SiO等の反射防止膜１０を600〜900Åの厚さ
に形成し、反応で照射光２０の反射率を0.5〜2.0
％にまで下げ、きわめて理想照射にするととも
に、対抗電極等が機械損傷等で断線シヨートが起
きない保護膜とし、さらには対抗電極５と窒化珪
素膜３との界面に酸素、湿気が混入し、腐食等が
おきて信頼性の低下が発生することを防ぐことを
目的としている。このためかかる周辺部２５にも
反射防止膜が完全にコートされるようプラズマ
CVD法により形成した。
ル、SiO等の反射防止膜１０を600〜900Åの厚さ
に形成し、反応で照射光２０の反射率を0.5〜2.0
％にまで下げ、きわめて理想照射にするととも
に、対抗電極等が機械損傷等で断線シヨートが起
きない保護膜とし、さらには対抗電極５と窒化珪
素膜３との界面に酸素、湿気が混入し、腐食等が
おきて信頼性の低下が発生することを防ぐことを
目的としている。このためかかる周辺部２５にも
反射防止膜が完全にコートされるようプラズマ
CVD法により形成した。
この実施例において、AM1の条件下にて18.5
〜20.5％の変換効率を得、FFは0.82〜0.90を得る
ことができた。
〜20.5％の変換効率を得、FFは0.82〜0.90を得る
ことができた。
光照射２０がＶ型または逆台形の溝にて２回照
射されるため、反射防止膜を形成しなくても反射
率を12％以下にすることができた。
射されるため、反射防止膜を形成しなくても反射
率を12％以下にすることができた。
本発明における対抗電極は櫛型としたが、これ
を網目状または魚骨状としてもよく、基本的に溝
を有する光照射面と対抗電極の存在することを選
択的に分離したことを特徴としている。
を網目状または魚骨状としてもよく、基本的に溝
を有する光照射面と対抗電極の存在することを選
択的に分離したことを特徴としている。
実施例 ２
第２図は本発明の他の実施例を示す。第１図と
同様にＶ型または逆台形の溝の上部にはN+また
はP+の半導体層７を有し、それにより半導体１
の上部に効率よく空乏層を作るため、かつこの空
乏層の電界により集められたキヤリアをN+また
はP+層で効率よく電極部５に移動している。ま
た光はＶ型溝で２回照射され、そこではN+また
はP+層がないため、効率よく半導体１の内部に
光を到らしめ得る。
同様にＶ型または逆台形の溝の上部にはN+また
はP+の半導体層７を有し、それにより半導体１
の上部に効率よく空乏層を作るため、かつこの空
乏層の電界により集められたキヤリアをN+また
はP+層で効率よく電極部５に移動している。ま
た光はＶ型溝で２回照射され、そこではN+また
はP+層がないため、効率よく半導体１の内部に
光を到らしめ得る。
かかるＶ型または逆台形の溝を光照射面にのみ
設けるとともに、このＶ型または逆台形の溝下の
半導体層により逆転しやすくするため、この領域
即ち基板半導体１上面付近に逆導電型の0.5μｍ以
下特に20〜500Åの厚さの層７を設けている。加
えてこの上側には、絶縁または半絶縁膜３と対抗
電極５を設けている。
設けるとともに、このＶ型または逆台形の溝下の
半導体層により逆転しやすくするため、この領域
即ち基板半導体１上面付近に逆導電型の0.5μｍ以
下特に20〜500Åの厚さの層７を設けている。加
えてこの上側には、絶縁または半絶縁膜３と対抗
電極５を設けている。
第２図の構造においてはＶ型または逆台形の溝
の上部にのみ逆導電型半導体層７を設け、かつこ
の半導体層をその上部で互いに連続して対抗電極
５下にまで延在せしめるパターンとすることが効
果的である。するとＶ型溝の下側の半導体中で光
照射により形成された電子およびホールの一方は
この逆導電型半導体層７に引き寄せられ、かつこ
の上部のフローテイングチヤネルを通つて対抗電
極下にまで損失をほとんどなしでドリフトさせる
ことができる。加えて、光照射がＶ型または逆台
形の溝の下部の半導体になされる場合、その照射
光はすべて逆導電型層による不純物散乱光の吸収
による損失がないことが特徴である。かかる特徴
により、本発明においては、珪素の理論限界とさ
れていた20％を越え、20.5％にまでAM1の条件
下で光電変換効率を得ることができた。図面では
反射防止膜としてSiOまたは酸化タンタルを700
〜900Åの厚さに形成させている。加えてかかる
構造においては、近赤外の波長の検出も可能とな
り、950nｍの半導体レーザ光をも実用可能な程
度光応答特性を作ることができた。
の上部にのみ逆導電型半導体層７を設け、かつこ
の半導体層をその上部で互いに連続して対抗電極
５下にまで延在せしめるパターンとすることが効
果的である。するとＶ型溝の下側の半導体中で光
照射により形成された電子およびホールの一方は
この逆導電型半導体層７に引き寄せられ、かつこ
の上部のフローテイングチヤネルを通つて対抗電
極下にまで損失をほとんどなしでドリフトさせる
ことができる。加えて、光照射がＶ型または逆台
形の溝の下部の半導体になされる場合、その照射
光はすべて逆導電型層による不純物散乱光の吸収
による損失がないことが特徴である。かかる特徴
により、本発明においては、珪素の理論限界とさ
れていた20％を越え、20.5％にまでAM1の条件
下で光電変換効率を得ることができた。図面では
反射防止膜としてSiOまたは酸化タンタルを700
〜900Åの厚さに形成させている。加えてかかる
構造においては、近赤外の波長の検出も可能とな
り、950nｍの半導体レーザ光をも実用可能な程
度光応答特性を作ることができた。
この結果、AM1下での変換効率は18％にまで
向上できた。加えて、短波長光の代表である蛍光
灯（300lx）下での特性が、50ｍＷ／cm2であつた。
向上できた。加えて、短波長光の代表である蛍光
灯（300lx）下での特性が、50ｍＷ／cm2であつた。
以上の実施例より明らかな如く、本発明のフロ
ーテイングチヤネルMIS型光電変換装置はそのフ
ローテイングチヤネルの効果の大きさのみなら
ず、その形状すなわち電極部は平坦でありそれ以
外の部分は凹凸形状を持つことにより量産性に優
れ、MIS型において初めて量産保留まりを90％以
上に高めることができた。また信頼性に関して、
150℃1000時間放置試験下において、特に異常は
認められなかつた。
ーテイングチヤネルMIS型光電変換装置はそのフ
ローテイングチヤネルの効果の大きさのみなら
ず、その形状すなわち電極部は平坦でありそれ以
外の部分は凹凸形状を持つことにより量産性に優
れ、MIS型において初めて量産保留まりを90％以
上に高めることができた。また信頼性に関して、
150℃1000時間放置試験下において、特に異常は
認められなかつた。
本発明は珪素の単結晶を基本としたが、多結
晶、セミアモルフアス、アモルフアス構造の半導
体または高速急冷法、デントライト法で作製した
珪素等の半導体であつてもよい。また珪素の外に
ゲルマニユームその他化合物半導体であつてもよ
い。
晶、セミアモルフアス、アモルフアス構造の半導
体または高速急冷法、デントライト法で作製した
珪素等の半導体であつてもよい。また珪素の外に
ゲルマニユームその他化合物半導体であつてもよ
い。
またＶ型または逆台形の溝の平面のパターンは
本実施例の形（正方形）であるのみならず、長方
形または八角形等であつてもよい。
本実施例の形（正方形）であるのみならず、長方
形または八角形等であつてもよい。
第１図は本発明を製造するための実施例の縦断
面図を示す。第２図は本発明の他の光電変換装置
の縦断面図を示す。
面図を示す。第２図は本発明の他の光電変換装置
の縦断面図を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一導電型の半導体基板の上部に該半導体基板
とは逆の導電型を有する半導体層を設けて積層体
を構成し、 前記半導体層を前記半導体基板の上部に残存さ
せかつ該残存させた半導体層が互いに電気的に連
結するように、前記積層体の上面に前記半導体層
と前記半導体基板との界面を越え前記半導体基板
の内部にまで到る深さを有するＶ型または逆台形
の溝を設け、 前記積層体の上面に５〜100Åの厚さの窒化珪
素または炭化珪素の絶縁または半絶縁膜を設け、 前記残存させた半導体層の上面の前記絶縁また
は半絶縁膜の少なくとも一部の上面に電極を設け
たことを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56016133A JPS57130482A (en) | 1981-02-05 | 1981-02-05 | Mis type photoelectric transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56016133A JPS57130482A (en) | 1981-02-05 | 1981-02-05 | Mis type photoelectric transducer |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4225070A Division JP2588464B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57130482A JPS57130482A (en) | 1982-08-12 |
| JPH0562473B2 true JPH0562473B2 (ja) | 1993-09-08 |
Family
ID=11907986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56016133A Granted JPS57130482A (en) | 1981-02-05 | 1981-02-05 | Mis type photoelectric transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57130482A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62106670A (ja) * | 1985-11-05 | 1987-05-18 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体素子 |
| JPH04211179A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-08-03 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | スイッチング素子 |
| JP5078415B2 (ja) * | 2006-04-14 | 2012-11-21 | シャープ株式会社 | 太陽電池の製造方法、及び太陽電池モジュールの製造方法 |
| JP5173370B2 (ja) * | 2007-11-21 | 2013-04-03 | シャープ株式会社 | 光電変換素子の製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE788191A (fr) * | 1971-08-31 | 1973-02-28 | Cassella Farbwerke Mainkur Ag | Granule de polyacrylamide |
| JPS5289489A (en) * | 1975-12-18 | 1977-07-27 | Nasa | Solar battery and method of improving efficiency thereof |
| US4117506A (en) * | 1977-07-28 | 1978-09-26 | Rca Corporation | Amorphous silicon photovoltaic device having an insulating layer |
| US4147564A (en) * | 1977-11-18 | 1979-04-03 | Sri International | Method of controlled surface texturization of crystalline semiconductor material |
| JPS5473587A (en) * | 1977-11-24 | 1979-06-12 | Sharp Corp | Thin film solar battery device |
| DE2846096C2 (de) * | 1978-10-23 | 1985-01-10 | Rudolf Dipl.-Phys. Dr. 8521 Spardorf Hezel | Solarzelle aus Halbleitermaterial |
| JPS605967Y2 (ja) * | 1979-06-15 | 1985-02-25 | 株式会社東海理化電機製作所 | インゴツトの搬送装置 |
-
1981
- 1981-02-05 JP JP56016133A patent/JPS57130482A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57130482A (en) | 1982-08-12 |
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